EP1708958B1 - Mikrokomponente mit abgedichtetem hohlraum, der einen pfropfen umfasst und verfahren zur herstellung solch einer mikrokomponente - Google Patents

Mikrokomponente mit abgedichtetem hohlraum, der einen pfropfen umfasst und verfahren zur herstellung solch einer mikrokomponente Download PDF

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    • B81C2203/01—Packaging MEMS
    • B81C2203/0145—Hermetically sealing an opening in the lid

Definitions

  • the invention relates to a microcomponent comprising a hermetic microcavity, delimited by a cover in which at least one orifice is formed, and on the cover, a sealing layer making the microcavity hermetic.
  • Hermetic encapsulation of electromechanical microsystems is necessary for several reasons. Dust and humidity can, in particular, disrupt the operation of moving parts and the electrical contacts can be degraded by the oxygen of the ambient air.
  • the manufacture by means of a sacrificial layer 3 has, among other things, two problems, namely an insufficient hermeticity and a significant duration of the step of removing the sacrificial layer 3, in particular in the case of covers 4 of large size.
  • the orifices 5 are typically of small size and located in thin areas of the sacrificial layer 3, and consequently of the microcavity 6, as shown in FIG.
  • the thickness of the sacrificial layer 3 at the location of the orifice 5, in a peripheral zone of the microcavity 6, is of the order of 0.3 microns
  • the thickness of the sacrificial layer 3 covering the electromechanical microsystems 1 is of the order of 10 microns.
  • the etching step of the sacrificial layer 3 is then long and difficult. This disadvantage is even more pronounced that, to ensure the best capping, the thickness of the sacrificial layer 3 at the location of the orifice 5 is reduced, sometimes below 0.2 microns.
  • the orifice 5 etched in the cover 4 and opening onto the sacrificial layer 3 is preferably arranged on a upper part of the microcavity 6, that is to say at a location where the sacrificial layer 3 has a maximum thickness, for example of the order of 8 to 10 microns.
  • the duration of the subsequent step of creating the microcavity 6 by removing the sacrificial layer 3, through the orifice 5, shown in Figure 4 is decreased substantially compared to the prior art.
  • a plug 8 is deposited, after removal of the sacrificial layer 3 and before the deposition layer 9 is deposited, so as to cover the orifice 5 and a portion of the cap 4 on the periphery of the orifice 5
  • the material of the plug 8 is a material liable to deform by creep.
  • the material capable of deforming by creep is a polymerized material, in particular chosen from photosensitive resins and polyimide. These materials make it possible to plug the orifice 5 without entering the microcavity 6.
  • these materials support the deposition conditions of the capping layer 9 intended to make the microcavity 6 hermetic, as shown in FIG.
  • the thickness of the plug 8 is preferably between 2 and 6 micrometers.
  • the temperatures applied during the process should not exceed 450 ° C.
  • the use of polymers is therefore appropriate when low temperature processes are required, that is to say processes whose maximum temperature is, for example, between 300 ° C. and 450 ° C. or even lower.
  • the plug 8 can have sloping flanks 10, which makes it possible to improve the adhesion of the sealing layer 9 deposited on the plug 8 and, thus, to ensure hermetic closure without risk fault.
  • the orifice 5 is preferably smaller than 5 microns.
  • the orifice 5 may, for example, have a substantially rectangular section of 3 .mu.m by 5 .mu.m.
  • the etching of the sacrificial layer 3 is slowed down by the reduction in the size of the orifice 5, the microcomponent preferably comprises a plurality of orifices 5, in particular in the case of a cap 4 of large size.
  • six orifices 5 are arranged on two lines each comprising three orifices 5.
  • Each of the orifices 5 is plugged by an associated plug 8, covering the corresponding orifice 5 and a part of the cover 4 on the periphery of the orifice 5, for example on a surface of 20 .mu.m by 15 .mu.m.
  • the material of the sacrificial layer 3 may be a polymer, for example polyimide or a photosensitive resin, allowing rapid etching, for example dry etching, or a material obtained by a sol gel method.
  • the cap 4 and the capping layer 9 can be made of silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ) or metal.
  • the cover 4 may, for example, be made by a silicon dioxide deposition having, for example, a thickness of 1.5 microns.
  • the capping layer 9 is preferably produced by a silicon nitride deposit of a thickness of 2 microns, for example.
  • the invention is not limited to the particular embodiments shown.
  • the number of orifices 5 can be any. It is possibly possible to associate the same layer, constituting several plugs 8, with several orifices 5.

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Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung einer hermetisch verschlossenen Mikrokavität (6) eines Mikrobauteils, das nacheinander umfasst:
    - das Aufbringen einer Opferschicht (3) auf ein Substrat (2),
    - das Aufbringen einer Schicht, die eine Kappe (4) bildet, auf das Substrat (2) und die Opferschicht (3),
    - das Ätzen mindestens einer zur Opferschicht (3) hin mündenden Öffnung (5) in die Kappe (4),
    - das Entfernen der Opferschicht (3) durch die Öffnung (5) hindurch, um die Mikrokavität (6) zu schaffen,
    - das Aufbringen einer Verschlussschicht (9, 13), um die Mikrokavität (6) hermetisch abzudichten,
    Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es nach Entfernen der Opferschicht (3) und vor dem Aufbringen der Verschlussschicht (9) das Aufbringen eines Verschlusses (8) aus polymerem Material umfasst, der die Öffnung (5) und einen Teil der Kappe (4) am Umfang der Öffnung (5) bedeckt, wobei das Verschließen bei einer Temperatur unter 450°C erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (8) aus einem porösen Material besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material ein Fotoresist ist und das Verfahren einen Glühschritt auf hoher Temperatur umfasst.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt des Abpumpens des in der Mikrokavität (6) enthaltenem Gases durch das poröse Material vor dem Aufbringen der Verschlussschicht (9) umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das polymerisierte Material aus Fotoresisten und Polyimid ausgewählt ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (5) Abmessungen von unter 5 Mikrometer hat.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (5) auf einem oberen Bereich der Mikrokavität (6) angeordnet ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es das Ätzen einer Mehrzahl von Öffnungen (5) umfasst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Verschlusses (8) 2 bis 6 Mikrometer beträgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (8) geneigte Seitenflächen (10) umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (8) nicht hermetisch abdichtet.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Verschlussschicht (9) aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und Metallen ausgewählt ist.
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